[实用新型]一种挖掘机的电控系统及正流量系统挖掘机

说明书

本实用新型提供一种挖掘机的电控系统及正流量系统挖掘机，包括控制器总成，倾角传感器装置，控制阀装置：所述控制器总成还包括铲斗轨迹自动控制装置，铲斗轨迹自动控制装置与所述挖掘机手柄连接，所述铲斗轨迹自动控制装置来实现挖掘机铲斗轨迹的直线轨迹自动控制。本实用新型的挖掘机电控系统，根据动臂、斗杆的姿态角速率满足的定量关系，将直线挖掘铲斗轨迹控制转化为工作装置姿态角速率的匹配控制，在省去轨迹规划和轨迹到姿态角度的逆运算等复杂计算的同时也提高了控制的频带和响应速度，且便于加工、成本低，有利于实现批量化生产。

技术领域

本实用新型涉及挖掘机控制领域，具体涉及一种挖掘机的电控系统及正流量系统挖掘机。

背景技术

随着挖掘机电控技术的发展，对挖掘机控制自动化水平提出了越来越高的要求。例如在挖掘机修边坡或地面整平时，需要仅控制一个手柄就实现铲斗轨迹的直线控制，这就要求斗杆和大臂能够自动实现位置的精确匹配控制。

目前针对铲斗自动轨迹控制的研究都是将规划的铲斗轨迹转化为各工作装置的目标角度序列，进而通过工作装置的角度跟踪控制实现铲斗轨迹的跟踪控制。

现有技术中，通过模糊控制动态调整控制参数实现作业轨迹的自动控制，或使用带有低通滤波器的滑膜算法实现了工作装置轨迹跟踪控制。中南大学基于拉格朗日和伯努利方程，建立了工作装置的动力学模型，在SWE85挖掘机平台上分别使用PID控制、滑膜变结构控制和自适应控制技术实现了铲斗轨迹的跟踪控制。解放军理工大学基于笛卡尔空间建立了工装运动学模型，通过离线轨迹规划和在线轨迹跟踪设计了铲斗轨迹控制策略，并针对模型的非线性采用了分段PID补偿控制，基于实验室小型挖掘机平台完成了实验，精度达到了5cm。波兰华沙机械化建设与岩石开采研究所将小型挖掘机K-111改造成负载独立控制系统，实现了铲斗轨迹自动控制，但由于其没有实现位置闭环，铲斗运动速度只能达到2米每分钟，其误差范围在4％到15％。

以上现有技术均基于小型挖掘机平台，其液压系统均为具有出色可控性的负载独立控制系统，对大型正流量系统挖掘机并不适用。正流量系统中工作臂的速度不仅依赖阀口开度还取决于负载压力，复合动作时工作臂之间因为流量耦合存在着速度干扰，协调运动非常困难。

实用新型内容

因此，为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型提供一种挖掘机铲斗轨迹自动控制装置、方法和计算机可读存储介质。

为实现上述目的，本实用新型提供一种挖掘机的电控系统，包括控制器总成，倾角传感器装置，控制阀装置；

其中，所述控制器总成与所述倾角传感器装置连接，接收来自所述倾角传感器的信号；所述控制器总成与挖掘机手柄相连接，接收来自挖掘机手柄位移量信号，以确定挖掘机斗杆的控制阀阀芯的位移量，从而控制挖掘机斗杆移动；所述控制器总成与所述控制阀连接，用于向所述控制阀发送控制信号，以控制所述控制阀控制所述挖掘机的铲斗油缸、斗杆油缸和动臂油缸移动；还包括位移传感器，所述位移传感器与所述控制阀装置和所述控制器总成连接，所述位移传感器监控所述控制阀系统的主阀芯的位移，并将位移信号反馈给所述控制器总成；

所述控制器总成还包括铲斗轨迹自动控制装置，所述铲斗轨迹自动控制装置与所述挖掘机的动臂、斗杆和手柄连接，并根据所述手柄的位移量信号来对所述挖掘机铲斗轨迹的进行直线轨迹自动控制。

进一步地，所述铲斗轨迹自动控制装置包括：

定量关系确定单元，用于根据根据挖掘机铲斗位置和挖掘机铲斗轨迹来确定挖掘机的动臂和斗杆的姿态角速率之间的定量关系；

斗杆控制单元，根据挖掘机操纵手柄的位移量，确定所述斗杆的控制阀阀芯的位移量，控制所述斗杆移动；

动臂姿态角速率确定单元，用于确定所述斗杆的姿态角速率，根据定量关系确定单元中确定的定量关系，确定所述动臂的姿态角速率；